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C3P0数据库连接池技术详解及实战

article 2025/3/18 9:25:12

1. 引言

在现代Java开发中，数据库访问是至关重要的一环。传统的JDBC连接方式由于频繁创建和销毁数据库连接，导致性能低下，资源占用过多。为了解决这一问题，数据库连接池（Connection Pool）技术应运而生。
C3P0 作为 Java 领域中一款优秀的数据库连接池框架，提供了高效的连接管理，广泛应用于企业级项目中。本文将深入探讨 C3P0 的技术原理、配置方式，并结合代码示例进行实战演示。

1.1 类图分析：

这个类图体现了一套用于管理池化数据源（PooledDataSource）的设计：

DataSource → CommonDataSource：定义了基础数据源接口。
PooledDataSource → PoolBackedDataSourceBase → AbstractPoolBackedDataSource：实现池化数据源。
AbstractComboPooledDataSource → ComboPooledDataSource：提供组合数据源管理。
IdentityTokenized 及相关接口 说明数据源可能涉及身份管理和引用管理。

从结构上看，这是一个用于数据库连接池或资源池管理的框架，类似于 c3p0 或 HikariCP 这类数据库连接池的实现。

2. 传统 JDBC 连接方式的弊端

2.1 连接创建成本高

每次数据库访问时，传统 JDBC 方式都会经历：

加载数据库驱动
创建新连接（Connection）
执行 SQL 语句
关闭连接

由于数据库连接的创建需要进行网络通信、身份验证等操作，连接建立通常需要数十到数百毫秒，在高并发情况下，系统会因频繁创建和销毁连接而性能下降，甚至崩溃。

2.2 连接泄露

如果开发人员未能正确关闭数据库连接（Connection），会导致连接资源无法释放，最终引发内存泄露（Memory Leak），甚至造成数据库连接池耗尽，影响整个系统的正常运行。

2.3 无法控制最大连接数

数据库有最大连接数限制（如 MySQL 默认最大 151），如果程序无节制地创建连接，超出数据库负载能力，会导致新连接请求被拒绝，应用系统出现 Too many connections 异常。

3. C3P0 数据库连接池

3.1 什么是数据库连接池？

数据库连接池（Connection Pool）是一种复用数据库连接的技术，它的核心思想是预先创建并维护一定数量的数据库连接，并在程序需要时提供可用连接，而非每次新建连接。

3.2 C3P0 连接池的工作原理

初始化连接池：启动时创建固定数量的数据库连接（如 10 个），存放在连接池中。
获取连接：当应用需要访问数据库时，从连接池中取出一个可用 Connection，而不是重新建立连接。
归还连接：使用完毕后，不会关闭连接，而是归还到连接池，供后续使用。
连接池管理：C3P0 会动态调整连接数量，并定期检测连接的健康状态，自动回收无效连接。

4. C3P0 连接池的使用

4.1 依赖引入

在 Maven 中添加 C3P0 依赖：

<dependency>
    <groupId>c3p0</groupId>
    <artifactId>c3p0</artifactId>
    <version>0.9.5.5</version>
</dependency>

4.2 方式一：手动配置 C3P0

package JDBD_resource;

import com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource;
import org.junit.Test;

import java.io.FileInputStream;
import java.sql.Connection;
import java.util.Properties;

public class JDBC_C3P0 {
    @Test
    public void test1() throws Exception {
        // 创建 C3P0 连接池
        ComboPooledDataSource comboPooledDataSource = new ComboPooledDataSource();
        
        // 读取数据库配置文件
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(new FileInputStream("src\\JDBC\\mysql.properties"));

        String url = properties.getProperty("url");
        String user = properties.getProperty("user");
        String password = properties.getProperty("password");
        String driver = properties.getProperty("driver");

        // 设置连接池参数
        comboPooledDataSource.setDriverClass(driver);
        comboPooledDataSource.setJdbcUrl(url);
        comboPooledDataSource.setUser(user);
        comboPooledDataSource.setPassword(password);
        comboPooledDataSource.setMinPoolSize(10);  // 最小连接数
        comboPooledDataSource.setMaxPoolSize(50);  // 最大连接数

        // 测试连接池性能
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
            Connection connection = comboPooledDataSource.getConnection();
            connection.close();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("C3P0 连接池 5000 次连接耗时=" + (end - start) + "ms");
    }
}

运行结果示例 耗时=6139ms：

4.3 方式二：基于 C3P0 配置文件

在 src/c3p0-config.xml 配置 C3P0，文件名不能更改，否则不能找到配置文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<c3p0-config>
    <default-config>
        <property name="driverClass">com.mysql.cj.jdbc.Driver</property>
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/MyDatabase?serverTimezone=UTC</property>
        <property name="user">root</property>
        <property name="password">1314</property>

        <property name="initialPoolSize">10</property>
        <property name="maxIdleTime">30</property>
        <property name="maxPoolSize">100</property>
        <property name="minPoolSize">10</property>
    </default-config>

    <named-config name="C3P0">  //一定注意这里的文件名
        <property name="driverClass">com.mysql.cj.jdbc.Driver</property>
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/MyDatabase?serverTimezone=UTC</property>
        <property name="user">root</property>
        <property name="password">1314</property>

        <property name="initialPoolSize">10</property>
        <property name="maxIdleTime">30</property>
        <property name="maxPoolSize">100</property>
        <property name="minPoolSize">10</property>
    </named-config>
</c3p0-config>

在 Java 代码中：

@Test
public void test2() throws Exception {
    // 直接读取 C3P0 配置文件
    ComboPooledDataSource comboPooledDataSource = new ComboPooledDataSource("C3P0");
    
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < 500000; i++) {
        Connection connection = comboPooledDataSource.getConnection();
        connection.close();
    }
    long end = System.currentTimeMillis();

    System.out.println("C3P0 方式2（500000 次）耗时=" + (end - start) + "ms");
}

运行结果示例//c3p0 的第二种方式耗时=957ms：

可以看出，即使是 50 万次连接请求，C3P0 依然能高效管理数据库连接。

特别对比普通方法进行5000000次的数据库访问，访问时间在3028ms：

package JDBD_resource;


import JDBC.PerparedStatement;
import untils.JDBCutils;

import java.sql.Connection;

//演示传统的获取connect的弊端
public class JDBC_Connect_Quest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
            Connection  connection = JDBCutils.getConnection();
//            connection.close();//这里不关闭连接，模拟在线连接数, 耗时：3028ms
        }
        System.out.println("耗时："+(System.currentTimeMillis() - start));
//        结果
//        Caused by: java.sql.SQLNonTransientConnectionException: Connection exception,
//        SQL-server rejected establishment of SQL-connection,  message from server: "Too many connections"


    }
}